CN101808306B - 一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法，携带通告消息的车辆首先向周围广播通告消息，然后通过回馈消息得到邻居车辆节点的行使速度向量和是否被通告等信息，再根据自身的行使状态计算自己和邻居车辆的行驶状态关系，并根据计算结果决定是否继续广播通告消息、是否删除自身的通告消息拷贝等。本发明使得通告消息携带车辆在保证整个网络中拷贝数量最优的原则下进行自适应转发，还使得消息能够在消息有效区域边界保持，这样驶入区域边界的车辆能够在最短的时间内收到通告消息，在保证一定分发成功率的情况下，降低了网络负载，增强了车辆ad-hoc网络中数据分发的实用性。

Description

一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种无线通信数据分发方法，具体涉及一种基于车辆Ad-hoc网络的自适应的紧急信息通告方法。

背景技术

机会网络(Opportunistic Networks)是指一类通信源和目标之间不存在一条完整的路径，通过设备移动带来的连接机会而实现通信的无线自组织网络，在这一类自组织网络中，由于移动设备分布稀疏或快速移动，加上无线信道衰落干扰等因素，无法形成一个连通网络(参考文献[1]：机会网络，作者熊永平等，Journal of Software，Vo1.20，No.1，January2009，pp.124-137)。

车辆ad-hoc网络(Vehicle ad-hoc Networks，简称VANETs)是由内置无线通讯设备的车辆组成的自发的自组织性的机会网络。有些情况下，VANETs是由信息站和车辆组成的混合网络，信息站连接着骨干网，充当信息源的角色负责向网络中广播消息。车辆安装有卫星导航系统，车辆依靠这种设备获得行驶过程的方位，时速等信息，同时车辆上安装有短距离无线通信设备，可以进行短距离通信，上述条件使得利用车辆作为移动通信节点成为可能。同时，随着社会中车辆数目的增加，庞大数量的车辆保证了VANETs拓扑结构的相对稳定，而且车辆的移动性好、速度快、活动范围大，是非常好的信息传播载体。然而在VANETs中，车辆的行驶路线是不断变化着的，它和车辆相遇的事件都有很大的偶然性和不可预见性，这就决定了VANETs的结构是不稳定的，许多现成的数据分发的框架在VANETs中都不再适用，需要探索新的数据分发方法。

目前基于VANETs的数据分发方法主要有以下几种：

1)早期的基于消息发送者的数据分发策略

在基于消息发送者的策略中，消息发送者节点起主导地位，它负责为准备发送的每条消息指定目标区域和有效期，在目标区域内的节点都可以接受到此类消息。此类的算法有Stored geocast，它的缺点是消息发送者无法及时删除失效的消息，这就很容易造成垃圾消息拥塞网络的情况，使消息更新无法完成。在网络中消息密度较高时，静态的周期广播策略将会使网络负载超负荷。另外一种基于消息发送者的算法，消息发送者每隔固定的时间间隔就将自己携带的所有消息广播一次，网络中的任何节点都可以接受，这种方法可以保证消息以最快的速度最小的延迟传播到整个网络，它的缺点是同一条消息的副本过多造成网络负载增长过快，不适合带宽有限的网络。因此，基于消息发送者的策略应注重消息的分类，以降低无用的消息副本数量，提高带宽利用率。

2)基于内容的数据分发策略

基于内容的数据分发策略有许多种：如Contention-based Forwarding(CBF)是一种基于节点位置的贪婪分发算法，消息分发节点在其邻居节点(邻居节点就是在消息分发节点的广播有效半径之内的节点)中选择距离自己最近的做为下一跳节点。另一种改进的算法使用电子地图协助完成下一跳节点的选择，这种算法利用在城市中交通路口处的关联性最好这一发现，将消息分发节点在交通路口遇到的车辆做为下一跳节点。这两种算法都是基于网络中邻居车辆的位置信息进行数据分发的。相比早期基于消息发送者的策略，基于内容的数据分发策略降低了网络垃圾消息的数量，提高了整体数据分发的效果。但是这种策略没能从消息本身的角度进行考虑，数据分发的性能仍较差强人意。

3)基于地址信息和节点兴趣的数据分发策略

这种数据分发策略中，消息分发节点节点在选择下一跳节点时，综合考虑了其邻居节点的地址信息和感兴趣的消息类型，而且消息分发节点可以自主决定如何处理一则消息——它可以马上分发、暂时保留或者直接抛弃这则消息。这种策略完全不是基于消息发送者，周围节点的兴趣特征决定了网络中消息的流向，这就使得网络中垃圾消息的数量大大下降，提高数据分发效率。然而，使用这种策略需要参考的因素较多，对计算能力较差传感器节点会造成很大的负担。

发明内容

本发明的目的是为了解决VANETs中由于其不稳定的框架结构造成的数据分发效率不高、针对性差、消息维持困难等问题，提出了一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法。本发明中，通告消息携带车辆通过向周围发送通告消息，得到邻居车辆节点发出的包含有邻居车辆行驶速度向量和是否被通告等信息的回馈消息，然后通告消息携带车辆根据自身的行驶状态计算自己和邻居车辆的行驶状态关系，并以此作为通告消息发送与否的依据。此方法还使得消息在有效期内能够在消息有效区域边界保持，这样驶入区域边界的车辆能够在最短的时间内收到通告消息，提高消息的通告效率。

本发明提出的一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法，包括如下步骤：

步骤一：车辆行驶时，实时接收通告消息和回馈消息，如果车辆行驶在通告消息有效区域内，并且是第一次接收到当前信息源发出的消息，则将收到的消息源发出的消息添加上车辆的速度信息、位置信息生成通告消息，转步骤二；如果车辆行驶在通告消息有效区域内，不是第一次接收到当前信息源发出的消息，忽略此消息，转步骤三；如果车辆行驶在通告消息有效区域边界，则转步骤五；

步骤二：车辆在通告消息有效区域内广播通告消息，同时继续行驶，转步骤一；

步骤三：车辆行驶时，如果收到邻居车辆发出的通告消息，根据消息分发算法判断是否需要保留此通告消息，如果需要保留，保留此通告消息，广播回馈消息，转步骤二，不需要保留此通告消息，广播回馈消息，然后转步骤一；如果未收到邻居车辆发出的通告消息，转步骤四；

步骤四：车辆行驶时，如果未收到邻居车辆发出的回馈消息，转步骤一；如果收到邻居车辆发出的回馈消息，根据消息分发算法判断是否需要继续广播通告消息，如果需要继续广播通告消息，则转步骤二；如果不再需要继续广播通告消息，则删除自身的通告消息，转步骤九；

步骤五：车辆行驶在通告消息有效区域边界，如果车辆行驶方向是驶出通告消息有效区域边界方向，转步骤六；如果车辆行驶方向是驶入通告消息有效区域边界方向，转步骤八；

步骤六：车辆如果持有通告消息副本，则转步骤七；否则转步骤八；

步骤七：车辆行驶在通告消息有效区域边界并且广播通告消息，如果收到邻居车辆发出的回馈消息，则删除自身的通告消息，转步骤九；如果未收到邻居车辆发出的回馈消息，则持续广播通告消息，直至收到回馈消息；

步骤八：车辆行驶在通告消息有效区域边界并且接收邻居车辆发出的通告消息，如果接收到通告消息，转步骤七；否则持续等待接收通告消息；

步骤九：如果车辆停止运行，则通告结束；否则转步骤一。

本发明一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法的优点与积极效果在于：

(1)本方法利用车辆的速度矢量计算车辆的位置关系，并根据消息分发算法进行消息分发，充分利用了车辆行驶范围广，道路双向车流大的特点，同时对车辆行使方向进行归类，克服了VANETs网络结构不稳定的缺点。

(2)本方法在通告消息有效区域内传播过程中，车辆利用回馈消息结合自身的行驶状态，动态调整网络中的副本数量，自适应的控制消息副本副本数目，副本，能够在保证快速通告到区域内所有车辆节点的情况下，解决了过多的通告消息副本副本占用网络带宽的问题，降低消息传输对网络的资源消耗。

(3)本方法在通告消息有效区域边界的传播过程中，提供一种通告消息循环的策略，使得通告消息能够在其有效区域边界处保持，当车辆在进入通告消息有效区域时能够及时接收到通告消息，有效提高了通告消息分发的成功率。

(4)本方法能够使通告消息快速的扩散到整个通告消息有效区域中，并且能够使得通告消息较准确的保持在区域中，充分发挥了通告消息时空有效性的特点。

附图说明

图1为本发明的紧急信息通告方法步骤流程图；

图2为本发明中车辆行驶方向判断示意图；

图3为本发明中车辆在通告消息有效区域内行驶状态示意图；

图4为本发明中车辆在通告消息有效区域边界行驶状态示意图；

图5为本发明与Random Choice方法、传染病方法在不同车辆数量时通告消息数量的关系对比图；

图6为本发明与Random Choice方法、传染病方法在不同车辆数量时通告消息分发成功率的关系对比图；

图7本发明与Random Choice方法、传染病方法在不同通告消息有效区域半径时通告消息到达其有效区域边界时延的关系对比图；

图8本发明与Random Choice方法、传染病方法的占用网络带宽随时间变化的关系对比图；

图9本发明与Random Choice方法、传染病方法的网络中通告消息副本数量随时间变化的关系对比图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提出一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法，具体包括以下步骤：

步骤一：车辆行驶时，实时接收到通告消息和回馈消息。位于消息源广播半径范围内的车辆都可以接收到消息源发出的消息，接收到该消息的车辆如果在此之前没有收到过此通告消息，即第一次接收到当前信息源发出的消息，则保存一份消息副本，同时将收到的此消息添加上车辆的速度信息、位置信息生成通告消息，转步骤二；如果车辆行驶在通告消息有效区域内，并且已经接收过该消息源发出的消息，则直接将此消息忽略，转步骤三；如果车辆行驶在通告消息有效区域边界，则转步骤五。

消息源产生的事件具有一定的有效区域范围和生存时间，只有在消息源周围的有效范围之内，该信息有效，一旦超出这个范围，这则通告消息就变成了无用消息，需要立刻将此信息删除。车辆在接收和转发通告消息之前，都将判断当前消息是否在有效范围内以及是否耗尽了生存时间。本发明利用消息确认的机制，在消息转发过程中进行车辆间的通讯。通告消息和回馈消息的格式具体定义如下：

Notify(vector，position，source，range，TTL，message)

Notify表示通告消息，其中vector表示通告消息发布车辆当前的速度矢量；position表示通告消息发布车辆当前的位置；source表示通告消息源的位置；range表示消息的有效区域，用区域半径表示；TTL表示通告消息的剩余生存时间；message表示通告消息的具体内容。

ACK(vector，position，notified)

ACK表示回馈消息，其中vector表示回馈消息发送车辆当前的速度矢量；position表示通告消息发送车辆当前的位置；notified是表示车辆是否接收过此通告消息的标志位。

步骤二：车辆在通告消息有效区域内广播通告消息，同时继续行驶，转步骤一。通告消息的广播时间间隔为r/v，其中r为车辆广播时的通信半径，v为车辆的行驶速度。

步骤三：车辆行驶时，如果收到邻居车辆发出的通告消息，根据消息分发算法判断是否需要保留此通告消息，如果需要保留转步骤二，不需要保留此通告消息，则转步骤一；如果未收到邻居车辆发出的通告消息，转步骤四。

步骤四：车辆行驶时，如果未收到邻居车辆发出的回馈消息，转步骤一；如果收到邻居车辆发出的回馈消息，根据消息分发算法判断是否需要继续广播通告消息，如果需要继续广播通告消息，则转步骤二；如果不再需要继续广播通告消息，则删除自身的通告消息，转步骤九。

步骤三和步骤四中，消息分发算法中需要计算通告消息发送车辆与回馈消息发送车辆之间的相互位置关系，和车辆行驶方向与信息源之间的关系。

1)通告消息发送车辆与回馈消息发送车辆之间的相互位置关系

当发送通告消息的车辆收到回馈消息时，此车辆将要通过回馈消息的vector向量和自身的vector向量计算两车辆行驶方向之间的角度γ，如公式(1)所示。这样通告信息发送车辆能够计算得出两车辆是同向行驶还是反向行驶。

(1)

在公式(1)中，V.v和A.v分别代表Vehicle.vector和ACK.vector，Vehicle.vector表示通告消息发送车辆的vector矢量，ACK.vector表示回馈消息发送车辆的vector矢量，每个矢量包括两个参数x、y。如果|γ|＜10°，认为两车行驶方向相同，如果|γ|＞170°，视作两车行驶方向相反。

2)车辆行驶方向与消息源之间的关系

车辆行驶时，我们定义了车辆行驶的两种状态：朝向消息源行驶和背向消息源行驶，本发明通过计算车辆vector矢量和车辆与消息源直线距离的夹角得到。如图2所示，车辆A以速度V_A在区域中行驶，车辆B以速度V_B在区域中行驶，S表示消息源。V_A和V_B是速度向量，表明了车辆的行驶速度和方向。AS与BS分别为车辆A与B到消息源S的距离向量。α为AS向量与V_A向量的夹角，β为BS向量与V_B向量的夹角，如果向量之间的夹角小于π/2，认为车辆行驶的方向为朝向消息源的方向，如果向量之间的夹角小于或等于π/2，认为车辆行驶方向为背向消息源的方向。

为了计算α首先需要得出向量AS，可以通过车载GPS信息计算得出相关的向量信息。我们可以计算得到AS向量与水平线的夹角，同样也可以得到V_A向量与水平线的夹角，α为上述两个夹角的差，同样的方法也可以计算出β。公式(2)中介绍了α与β具体的计算方法：

α＝tan^-1(AS.y/AS，x)-tan^-1(V_A.y/V_A.x)

β＝tan^-1(BS.y/BS，x)-tan^-1(V_B.y/V_B.x)            (2)

其中α，β∈(0，π)。

在图2中，当α＜π/2时，认为车辆朝向消息源的方向行驶；当α≥π/2时，认为车辆朝向背离消息源的方向行驶。

车辆在通告消息有效区域内行驶时，收到通告消息后，根据消息分发算法决定是否接受并存储消息副本，然后根据接受与否对回馈消息中的notified位做出修改，然后广播回馈消息。通告消息发送车辆收到回馈消息后，根据消息分发算法决定是否停止通告消息的广播并且删除通告消息，重复上述过程。这种基于VANETs的自适应的数据分发方法使得通告消息能够快速的扩散到消息有效区域中，并且达到区域边界。

如图3所示，基于车辆信息的交换模型，车辆A、B、C背向消息源行驶，车辆D、E朝向消息源行驶，通告消息可以通过S₁→S₂→S₃→S₄这条路经进行传递。

消息分发算法为：

1)当车辆收到通告消息副本后，作出如下判断：如果车辆未被这种通告消息通告过，则将通告消息副本保留，并且开始广播通告消息，同时向通告消息发送车辆发送广播回馈消息；否则忽略此通告消息，直接向通告消息发送车辆广播回馈消息；

2)当发送过通告消息的车辆收到回馈消息后，做出如下判断：

a)当通告消息发送车辆背向消息源行驶，并且回馈消息发送车辆处于通告消息发送车辆同向行驶的前方时，通告消息发送车辆停止广播通告消息，并且删除自身的通告消息副本。

b)当通告消息发送车辆朝向消息源行驶，并且回馈消息发送车辆处于通告消息发送车辆同向行驶的后方时，通告消息发送车辆停止广播通告消息，并且删除自身的通告消息副本。

c)当通告消息发送车辆朝向消息源行驶，并且回馈消息发送车辆处于通告消息发送车辆反向行驶时，通告消息发送车辆停止广播通告消息，并且删除自身的通告消息副本。

d)其余情况，车辆继续广播通告消息。

消息分发算法具体描述如下：

消息分发算法

WHILE v in Area DO

    IF Receive(NM)THEN

         IF！Notified THEN

               Notified＝True

               Save(NM)

               StartBoradcast(NM)

           END IF

           Broadcast(AM)

       END IF

       IF Receive(AM)THEN

            IF！Toward(v)THEN

                 IFα∈Ψ&&ξ∈

THEN

                      StopBroadcast(NM)

                      Delete(NM)

                  END IF

              END IF

              IF Toward(v)THEN

                   IFα∈Ψ&&ξ∈εTHEN

                   StopBroadcast(NM)

                   Delete(NM)

             END IF

             IF！α∈Ψ&&AM.NotifiedTHEN

                    StopBroadcast(NM)

                    Delete(NM)

                END IF

            END IF

        END IF

    END WHILE

在上述算法中Area表示消息的有效区域，v表示车辆，Receive(NM)表示车辆收到了一条通告消息，Save(NM)表示车辆保存了通告消息副本，此时系统中通告消息的整体数量加1。StartBroadcast(NM)表示车辆开始以一定周期广播通告消息，StopBroadcast(NM)表示车辆停止广播通告消息，Delete(NM)表示车辆删除自身的通告消息副本，此时系统中通告消息的整体数量减1。Toward(v)是一个用于判断车辆的行驶状态函数，函数的返回值是一个布尔值，当返回值为True时，表示车辆朝向消息源行驶，当返回值为False时，表示车辆背离消息源行驶，具体的计算方法由公式(2)给出。α为消息(包括通告消息或回馈消息)发送车辆与消息(包括通告消息或回馈消息)接收车辆之间的夹角，Ψ表示角度的集合，其中包含的是表示同向行驶的夹角。ξ表示发送了通告消息并且接收到回馈消息的车辆，

表示行驶在ξ前面的车辆的集合，ε表示行驶在ξ后面的车辆的集合。AM.Notified表示车辆收到的回馈消息的notified值域(True或者False)。

车辆在选择下一跳车辆节点过程中，每次将消息传递给更加靠近消息区域边界的车辆节点，在这过程中可以利用道路两侧的车辆节点协助消息扩散，使用上述算法，携带有通告消息副本的车辆能够通过收到一系列的回馈消息决定它需要做的下一步的动作，例如，车辆可能继续周期性的广播通告消息，也可能停止广播通告消息，并删除自身携带的副本。

步骤五：车辆行驶至通告消息有效区域边界时，车辆有两种行驶状态：一种是驶入通告消息有效区域方向，另一种是驶出通告消息有效区域方向。这两种行驶方向的车辆需要协同配合，将通告消息保持在通告消息有效区域边界，如果车辆行驶方向是驶出通告消息有效区域边界方向，转步骤六；如果车辆行驶方向是驶入通告消息有效区域边界方向，转步骤八。

步骤六：车辆如果持有通告消息副本，则转步骤七；否则转步骤八。

步骤七：车辆行驶在通告消息有效区域边界并且广播通告消息，如果收到邻居车辆发出的回馈消息，则删除自身的通告消息副本，转步骤九；如果未收到邻居车辆发出的回馈消息，则持续广播通告消息，直至收到回馈消息。

当车辆将要行驶出通告消息有效区域边界时，车辆没有必要继续存储这种通告消息，同时即将驶入通告消息有效区域边界的车辆需要收到这种通告消息。本发明能够使得将要行驶出区域边界的车辆通告刚刚驶入区域边界的车辆。

步骤八：车辆行驶在通告消息有效区域边界并且接收邻居车辆发出的通告消息，如果接收到通告消息，转步骤七；否则持续等待接收通告消息。

如图4所示描述了车辆在区域边界行驶时的状态，车辆A与C将要行驶出通告消息有效区域，车辆B与D将要驶入通告消息有效区域。在T1时刻，车辆A将通告消息分发给即将驶入通告消息有效区域的车辆B；在T2时刻，车辆B将通告消息分发给即将驶出通告消息有效区域的车辆C；在T3时刻，车辆C将通告消息分发给即将驶入通告消息有效区域的车辆D。这样的过程循环往复，直至通告消息的生命周期到，删除通告消息。

步骤九：如果车辆停止运行，则通告结束；否则转步骤一。

表1给出了一个实施例的实验参数的具体设置，使用OMNeT++作为仿真环境，移动模型使用曼哈顿模型(Manhattan Model)。为了分析方法性能，仿真对比方法为随机选择方法和传染病扩散方法。随机选择(Random Choice，简称RC)方法中，把一个事件的数据信息存储在节点内部，存储节点并不是具有分发条件的时候一定进行数据分发，而是暂时保存，然后随机选择一个时刻进行数据分发，而且在分发过程中不是将信息分发到所有可以通信的节点中，而是在这些可以通信的一组节点中随机选择一个或者几个节点进行数据传输。传染病扩散(Epidemic Dissemination，简称ED)方法中，节点间采用pair-wise(成对组合)的信息交换方式，以确保信息的投递率。ED方法使得消息的传播方式有如病毒扩散一样，例如，一个节点可以被感染(即接收并保存信息)需要两个前提：一是它没有产生同样的消息，另一个是它此前没有接收过这样的消息。接收到消息的节点将消息保存到本地的缓存中，当节点没有收到过消息的时候最容易被感染，这种易被感染的节点接触到已经感染的节点(即存有消息的节点)后即被感染。当一个节点将消息转发给邻居的节点后，这个节点自身就不再存有这个消息，它同时也对这个信息有免疫作用，即不会再接收这个消息进而也不会为这个消息提供转发。

表1实验参数设置表

仿真区域边长(km)	30，30
		无线协议	802.11b
无线通信范围(m)	100
		移动模型	Manhattan Model
NM消息的大小(bits)	264
		AM消息的大小(bits)	49
车辆的数量	500～2000
		车辆的速度(km/h)	40～100
道路宽度(m)	20～40
		消息生存期(s)	10000
仿真时间(s)	10000

图5表明，由于RC方法和ED方法没有考虑控制网络中消息副本的数量的问题，不会主动删除网络中的消息副本，导致消息副本的数量将随着时间不断增加。这两种方法只是在VANETs中的车辆数量较少时，能够保持较少的消息副本数量，当网络中车辆数量增加时，消息副本数量增加速度较快。本发明提出的基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法(ACS方法)设计了过期消息副本的删除机制和自适应的消息副本数量控制机制，严格控制了通告消息的数量和转发条件，并且及时删除网络中过期的消息，所以在消息副本数量控制上明显优于RC方法和ED方法，解决了过多的通告消息副本占用网络带宽的问题。

图6表明，当网络中车辆数量较小时，本发明提出的基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法(ACS方法)在通告消息分发成功率上没有ED方法高，当车辆数量增加时，本发明提出的方法的消息分发成功率随之上升，可以达到和ED方法几乎相同的水平，而RC方法的成功率一直表现出相对较低的水平。RC方法选择分发对象时采用随机选择的方式，这样在转发对象之中就可能有一部分是已经被通知过了的车辆节点，或是对消息转发过程无用的车辆节点，ED方法采用传染病策略将所有接触到的车辆节点作为一组分发对象。本发明提出的方法由于采用了消息副本转发控制策略：消息发送车辆向周围发送通告消息(相当于探测包)，周围的车辆将回发一条回馈消息，通告消息发送车辆可以判断车辆间的位置和相应的移动状态，从而采取具有目的性的分发，从而提高消息分发成功率。

图7表明，当通告消息有效区域半径较小时，各方法将消息传输到区域边界产生的时延均比较低。随着通告消息有效区域半径的增大，通告消息有效区域范围也增大，RC方法的时延快速增加，ED方法和本发明提出的基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法(ACS方法)中时延增加较缓慢，优于RC方法。本发明提出的方法在转发时进行了有针对性地选择，根据车辆的行驶方向使得通告消息分发朝向区域边界方向快速进行，充分利用车辆移动的方向性加快消息扩散速度。

图8表明，随着时间的增加，ED方法产生的网络负载增加速度非常快，RC方法产生的网络负载增势相对较缓，而本发明提出的基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法(ACS方法)表现最好，随着时间的增加，网络负载几乎没有变化。前两种方法因为没有及时删除网络中的多余的消息副本，而且未考虑控制对消息副本数量的控制，导致网络负载增加快。本发明提出的方法设计了消息副本数量控制策略和无用消息删除机制，有效的降低了网络带宽的消耗，节省了网络资源。

图9表明，随着时间的增加，ED方法和RC方法在网络中产生了大量的消息副本，这是因为ED方法是单纯依靠增加消息副本的数量来实现快速的数据分发过程的，RC方法对消息分发的条件做了一些限制，不需要单纯依靠泛洪的方式。使用本发明提出的基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法(ACS方法)时，消息副本数量一直保持在较低的水平，这是因为在消息传递过程中，能够及时删除无用的信息，并且当消息传递到区域边界时，只有一个消息副本得以在一处边界保持，这样有效的控制了消息副本数量。

Claims (2)

1.一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：车辆行驶时，实时接收通告消息和回馈消息，如果车辆行驶在通告消息有效区域内，并且是第一次接收到当前信息源发出的消息，则将收到的消息源发出的消息添加上车辆的速度信息、位置信息生成通告消息，转步骤二；如果车辆行驶在通告消息有效区域内，不是第一次接收到当前信息源发出的消息，忽略此消息，转步骤三；如果车辆行驶在通告消息有效区域边界，则转步骤五；

步骤二：车辆在通告消息有效区域内广播通告消息，同时继续行驶，转步骤一；

步骤三：车辆行驶时，如果收到其他车辆发出的通告消息，根据消息分发算法判断是否需要保留此通告消息，如果需要保留，保留此通告消息，广播回馈消息，转步骤二，不需要保留此通告消息，广播回馈消息，然后转步骤一；如果未收到其他车辆发出的通告消息，转步骤四；

步骤四：车辆行驶时，如果未收到其他车辆发出的回馈消息，转步骤一；如果收到其他车辆发出的回馈消息，根据消息分发算法判断是否需要继续广播通告消息，如果需要继续广播通告消息，则转步骤二；如果不再需要继续广播通告消息，则删除自身的通告消息，转步骤九；

步骤五：车辆行驶在通告消息有效区域边界，如果车辆行驶方向是驶出通告消息有效区域边界方向，转步骤六；如果车辆行驶方向是驶入通告消息有效区域边界方向，转步骤八；

步骤六：车辆如果持有通告消息副本，则转步骤七；否则转步骤八；

步骤七：车辆行驶在通告消息有效区域边界并且广播通告消息，如果收到其他车辆发出的回馈消息，则删除自身的通告消息，转步骤九；如果未收到其他车辆发出的回馈消息，则持续广播通告消息，直至收到回馈消息；

步骤八：车辆行驶在通告消息有效区域边界并且接收其他车辆发出的通告消息，如果接收到通告消息，转步骤七；否则持续等待接收通告消息；

步骤九：如果车辆停止运行，则通告结束；否则转步骤一；

步骤三与步骤四中所述消息分发算法为：

1）当车辆收到通告消息后，作出如下判断：如果车辆未被这种通告消息通告过，则将通告消息副本保留，并且开始广播通告消息，同时广播回馈消息；否则忽略此通告消息，直接广播回馈消息；

2）当发送过通告消息的车辆收到回馈消息后，做出如下判断：

a）当通告消息发送车辆背向消息源行驶，并且回馈消息发送车辆处于通告消息发送车辆同向行驶的前方时，通告消息发送车辆停止广播通告消息，并且删除自身的通告消息副本；

b）当通告消息发送车辆朝向消息源行驶，并且回馈消息发送车辆处于通告消息发送车辆同向行驶的后方时，通告消息发送车辆停止广播通告消息，并且删除自身的通告消息副本；

c）当通告消息发送车辆朝向消息源行驶，并且回馈消息发送车辆处于通告消息发送车辆反向行驶时，通告消息发送车辆停止广播通告消息，并且删除自身的通告消息副本；

d）其余情况，车辆继续广播通告消息。

2.根据权利要求1所述一种基于车辆网络的自适应的紧急信息通告方法，其特征在于，所述消息分发算法，需要计算消息发送车辆与回馈消息发送车辆之间的相互位置关系，和车辆行驶方向与信息源之间的关系：

1）通告消息发送车辆与回馈消息发送车辆之间的相互位置关系：

当发送通告消息的车辆收到回馈消息时，通过回馈消息的速度向量和自身的速度向量计算两车辆行驶方向之间的角度γ，如公式（1）所示，这样通告信息发送车辆能够计算得出两车辆是同向行驶还是反向行驶；

$\mathrm{\γ}={\cos }^{-1}\frac{V.v*A.v}{|V.v||A.v|}$

$={\cos }^{-1}\frac{V.v.x*A.v.x+V.v.y*A.v.y}{\sqrt{(V.v.x^2+V.v.y^2)+(A.v.x^2+A.v.y^2)}}---\left(1\right)$

其中，V.v和A.v分别代表Vehicle.vector和ACK.vector，Vehicle.vector表示通告消息发送车辆的速度矢量，ACK.vector表示回馈消息发送车辆的速度矢量，每个矢量包括两个参数x、y；如果|γ|<10°，则两车行驶方向相同，如果|γ|>170°，则两车行驶方向相反；

2）车辆行驶方向与消息源之间的关系，通过计算车辆速度矢量和车辆与消息源直线距离的夹角α得到，如公式（2）所示：

α＝tan^-1(AS.y/AS,x)-tan^-1(V_A.y/V_A.x)     （2）

其中，α∈(0,π)，AS代表车辆A到消息源S的距离向量，V_A代表车辆A的速度矢量；当α<π/2时，认为车辆朝向消息源的方向行驶；当α≥π/2时，认为车辆朝向背离消息源的方向行驶。

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